3．3 淬火与回火（1)（课件）-高一《金属加工与实训--基础常识》同步教学（高教版第三版）

钢的淬火 金属加工基础与实训 淬火 Part 01 淬火的加热温度及冷却介质选择 Part 02 常用的淬火方法 Part 03 钢的淬火缺陷 Part 04 CONTENT 目 录 淬火 一、淬火 1. 淬火的概念和目的 淬火是指将工件加热至奥氏体化后以适当方式冷却，获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体，是单相亚稳组织，硬度较高，用符号M表示。马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数，马氏体中碳的质量分数越高，其硬度也越高。 淬火的主要目的是使钢铁材料获得马氏体或（和）贝氏体组织，提高钢铁材料的硬度和强度，并与回火工艺合理配合，获得需要的便用性能。 一、淬火 史海拾贝 公元前6世纪，钢铁兵器逐渐被使用，为了提高钢的硬度，淬火工艺得到迅速发展。 在河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体，说明它们是经过淬火处理的。 5 一、淬火 2. 淬火工艺原理 不同钢种的淬火加热温度不同。 非合金钢的淬火加热温度可由铁碳合金相图确定，如图1所示。 （1）淬火加热温度 6 一、淬火 亚共析钢的淬火加热温度发Ac3以上30~50℃，因为在此温度范围内，可全部获得细小的奥氏体晶粒，淬火后得到均匀细小的马氏体组织。如果加热温度过高，则容易导致奥氏体晶粒粗大，使钢材淬火后的使用性能变差；如果加热温度过低，则淬火组织中尚有未溶的铁素体组织，从而使钢材淬火后的硬度不足，达不到技术要求。 共析钢和过共析钢的淬火加热温度为AC1以上30~50℃，此时钢材中的组织为奥氏体加碳化物（或渗碳体）颗粒，淬火后可以获得细小的马氏体组织和球状碳化物（或渗碳体），能够保证钢材淬火后获得高硬度和高耐磨性。如果加热温度超过Accm，将导致钢材中的碳化物（或渗碳体）消失，奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗大针状马氏体，而且残余奥氏体数量增多，硬度和耐磨性降低，脆性增大；相反，如果淬火温度过低，则可能得到非马氏体组织（如铁素体），钢材的硬度达不到技术要求。 7 一、淬火 淬火加热时间包括升温时间和保温时间。保温时间是指炉温达到预定温度，保持这一温度持续加热，使工件材料内部组织得以充分转变的时间。 在实际操作中，通常是先将加热炉温度升到所确定的加热温度，然后将钢件装人炉内，此时炉温会略下降，等待炉温重新升到所确定的加热温度时，开始计算保温时间。 （2）加热时间 8 一、淬火 要想既保证获得马氏体组织，又尽量避免钢件发生变形与开裂，理想的淬火冷却速度曲线如图2所示。在C曲线“鼻”尖”附近（650~550℃）应快冷，使钢件冷却速度大于临界冷却速度vk（钢件淬火时抑制非马氏体转变的冷却速度下限）；而在Ms线附近（300~200℃）应缓冷，以防止马氏体转变过程中产生较大的淬火内应力。 （3）淬火速度 图2 理想的淬火冷却速度曲线 9 一、淬火 到目前为止，还很难找到一种完全符合要求的理想淬火冷却介质，但在实际生产中可根据工件的技术要求、材质及形状，科学合理地选择淬火方法，来弥补淬火冷却介质的不足。常用的淬火冷却介质有油、水、盐水、硝盐浴、碱浴和空气等。 10 一、淬火 史海拾贝 相传蒲元是三国时期造刀能手。据宋《太平御览》记载，蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮造刀3000把，他造的刀被誉为“神刀”。蒲元造刀的主要诀窍在于掌握了精湛的钢刀淬火技术。他能够辨别不同水质对淬火质量的影响，并且选择冷却速度快的蜀江水（位于今四川成都）把钢刀淬到合适的硬度。这说明中国在古代就发现了冷却介质对淬火质量的影响，发现了不同水质的冷却能力不同。 11 一、淬火 3. 淬火方法和应用 根据钢材的化学成分及对组织、性能和钢件尺寸精度的要求，在保证技术要求的前提下，应尽量选择简便、经济的淬火方法。 常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬水，见表1。 12 一、淬火 表1 常用淬火方法的概念、淬火冷却曲线、工艺特点及应用范围 名称 单液淬火 双液淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火 概念 将已奥氏体化的钢件在一种淬火冷却介质中冷却的淬火方法 将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质中，在组织即将发生马氏体转变时立即转入冷却能力弱的介质中冷却的淬火方法 将工件加热奥氏体化后浸人温度稍高于或稍低于Ms线的盐浴或碱浴中，保持适当时间，在工件整体达到冷却介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火方法 将工件加热奥氏体化后快冷到贝氏体转变温度区间，等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火方法 13 一、淬火 表1 常用淬火方法的概念、淬火冷却曲线、工艺特点及应用范围（续） 名称 单液淬火 双液淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火 淬火冷却曲线 ①单液淬火②双液淬火③马氏体分级淬火④贝氏体等温淬火 14 一、淬火 表1 常